1.1 磁场对通电导线的作用力（备课堂课件）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（新教材人教版选择性必修第二册）

第一章 安培力与洛伦兹力 人教物理选择性必修2 磁场对通电导线的作用 1 2021.02 电磁炮 在右图中，当导体棒中有电流流过时， 导体棒就会因受力而发生运动。这个力的方向该如何判断？它的大小除了与磁感应强度有关外，还与哪些因素有关？ 磁感应强度(B) 定义：在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫磁感应强度. 安培力：通电导线在磁场中受的力 称为安培力 安培 安培力(Ampere force)的方向 1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。 在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？ 安培力的方向判断？ 实验：探究通电导体在磁场中受到的力 实验表明：通电导体在磁场中会受到力的作用，且受力方向与________和________都有关， 当电流方向或者磁场方向变得相反时， 通电导体受力的方向也变得相反 电流方向 磁场方向 请总结F、B、I的方向关系。 实验结果分析 试画出下述两实验结果的正视图： B B I F I F 左手定则（left-hand rule） 实验结论：安培力的方向既跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电流方向垂直F⊥I，故安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面，即：F安⊥BI平面 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指——指向电流的方向 大拇指——所受安培力的方向 I B F F I B F I B I B F 结论：当电流方向和磁场方向同时反向时，安培力方向不变。 二、安培力方向的判断 F I B F I B α α B B I F α B I 30° F F I I I B B B 二、安培力方向的判断 转换平面图 __________ （1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 问题:如果既不平行也不垂直呢？ 即： 平行时： B θ I 三、安培力的大小 I B 把磁感应强度B分解为两个分量： 一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ 另一分量与导线平行 B2=Bcosθ 平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定 即F=ILB1 F=ILBsinθ θ B2 B1 将B1=Bsinθ代入得 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 三、安培力的大小 2.公式： F=ILBsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角 注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场 非匀强磁场中，只要通电直导线L所在位置的各点B矢量相等（包括大小和方向），也可以用上式计算 三、安培力的大小 3. 安培力是_______力,受力分析时________ 性质 要分析 问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为哪句话？ 问题2：F、B、I一定两两垂直吗？ 结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。 将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 I B I B 30° I B 实验：探究两条平行的通电直导线之间的相互作用 结论: 平行的通电直导线之间会 通过磁场发生相互作用， 同向电流相互吸引， 异向电流相互排斥。 请使用刚学过的知识解释本实验结果。 F F F 同向电流 F 反向电流 L F=BIL F=BIL中的L为有效长度 L L L 思考与讨论 试指出下述各图中的安培力的大小。 求弯曲导线在匀强磁场中所受安培力时 L为有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端。 有效长度？ 0！ 在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器——电流表，它就是根据磁场对电流作用的安培力制成的。 磁电式电流表 （1）构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。 铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。 . 四、磁电式电流表 1、磁电式电流表的构造 （2）、电流表中磁场分布有何特点呢？ 电流表中极靴与铁芯之间磁场都沿半径方向. 所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面都跟磁感线平行. 在以铁芯为中心的圆圈上， 各点的磁感应强度B 的大小是相等的. 并非匀强磁场 ［问题］该磁场是否匀强磁场？ ［问题］该磁场的特点？ 2.原理 BIS-磁力矩 N-线圈匝数 k-常数 θ-线圈或指针偏转角度 即电流越大，指针偏转角越大，且刻度均匀 3、电流表的优缺点